Pernahkah kita membayangkan bagian terkecil dari tubuh kita? Bagian apakah itu? Apakah mata? atau rambut ? Lantas bagian tubuh terkecil tersebut terdiri dari apa? Makhluk hidup seperti manusia, hewan dan tumbuhan tersusun dari bagian terkecil yang disebut dengan sel. Meskipun sel sendiri masih terdiri dari bagian-bagian yang menyusunnya, namun sel secara umum dianggap sebagai bagian terkecil yang menyusun suatu organisme. Secara lebih alamiah sel dapat didefinisikan sebagai suatu tingkatan paling sederhana atau paling rendah dalam kehidupan dan memiliki seluruh sifat kehidupan. Sel makhluk hidup sendiri memiliki perbedaan yang berfungsi untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan yang terjadi di sekitar mereka. Untuk beradaptasi mereka melakukan spesialisasi sel. Spesialisasi sel dapat dilakukan dengan penyesuaian fungsi dan struktur tertentu. Meskipun demikian, ada sel yang tidak melakukan spesialisasi. Hal itu karena ada sel yang adaptit atau kuat untuk menerima perubahan lingkungan mereka. Sebagai contoh sel hewan yang melakukan spesialisasi sel, yaitu sel darah, sel otot, dan sel pipi. Sedangkan sel tumbuhan yang mengalami spesialisasi, yaitu serbuk sari, xilem, dan sel penjaga yang terletak pada stomata.
Sejarahnya, sel pertama kali ditemukan oleh Robert Hooke. Pada waktu itu Robert Hooke menemukan sel mati, dia meneliti dari sel gabus dan ditemukan ruang kosong di dalam sel tersebut. Pada tahun 1674, tokoh lain bernama Anthony Van Leeuwenhoek menemukan sel yang berbeda dengan yang ditemukan oleh Robert Hooke. Anthony menemukan sel hidup dari spirogyra dan alga. Penemuan Anthony ditegaskan kembali setelah Robert Brown mengatakan bahwa nukleus mengatur segala aktivitas sel dan Johannes Purkinje yang mengatakan terdapat cairan di dalam sel yang disebut protoplasma. Selain mereka terdapat ilmuwan lain yaitu Theodore Schwan merupakan ahli zoologi dan Jakob Schleiden merupakan ahli botani. Mereka mengatakan bahwa sel adalah unit dasar kehidupan yang dibagi menjadi tiga, yaitu unit struktural, unit fungsional, dan unit genetik atau hereditas. Dari teori-teori tersebut ada satu teori yang masih digunakan sampai sekarang. Teori itu adalah endosimbiosis yang disampaikan oleh Lynn Marqulis. Lynn Marqulis mengatakan bahwa beberapa organel dulunya merupakan sel tersendiri dan dibuktikan dengan adanya organel yang memiliki DNA sendiri seperti kloroplas, nukleus dan mitokondria.
Makhluk hidup ada yang hanya tersusun dari satu sel atau sel tunggal yang disebut organisme uniseluler. Tetapi ada juga yang tersusun dari banyak sel yang disebut organisme multiseluler. Organisme uniseluler seperti bakteri dan organisme multiseluler seperti hewan dan tumbuhan. Dalam melakukan suatu aktivitas, sel akan menghasilkan senyawa-senyawa kimiawi. Senyawa kimiawi tersebut seperti protein yang nantinya akan diubah menjadi asam amino, lemak atau lipid berupa asam lemak dan gliserol, dan gula. Gula sendiri terbagi menjadi tiga yaitu polisakarida, disakarida, dam monosakarida. Polisakarida adalah gula yang tidak terasa manis seperti karbohidrat dan selulosa. Lalu disakarida seperti sukrosa, maltosa, dan laktosa. Disakarida sendiri terdiri dari monosakarida yang bergabung dengan monosakarida lainnya. Monosakarida terdiri dari glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Dimana senyawa kimiawi yang terdapat pada hewan berbeda dengan yang ada pada tumbuhan. Hal itu karena pada hewan lebih banyak mengandung protein, sedangkan tumbuhan lebih banyak mengandung karbohidrat. Secara struktural sel memiliki dua tipe, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Perbedaan yang paling mendasar dari kedua jenis sel tersebut terdapat pada membran inti sel. Dimana sel prokariotik tidak memiliki membran inti sel sehingga disebut nukleoid, sedangkan sel eukariotik memiliki membran inti sel sehingga disebut nukleus. Sel prokariotik terdapat pada Cyanobacteria, Archaebacteria dan Eubacteria. Sedangkan sel eukariotik terdapat pada jamur, hewan dan tumbuhan.
Jika dilihat dari struktur sel, sel hewan memiliki perbedaan dengan sel tumbuhan. Tetapi sel hewan memiliki kesamaan dengan sel manusia, karena menurut taksonomi hewan dan manusia berada pada satu kingdom yaitu vertebrata. Perbedaan awal adalah sel hewan memiliki ukuran sel yang lebih kecil dibandingkan dengan sel tumbuhan. Hal itu berkaitan dengan vakuola keduanya, dimana vakuola pada sel tumbuhan lebih besar dibandingkan sel hewan. Perbedaan yang paling terlihat yaitu hewan dapat bergerak dengan aktif, sedangkan tumbuhan bergerak secara pasif. Hal ini disebabkan pada tumbuhan terdapat dinding sel yang membuat tubuh tumbuhan lebih kaku dibandingkan dengan sel hewan yang tidak mempunyai dinding sel. Selain mempengaruhi pergerakan, keberadaan dinding sel juga membuat tubuh tumbuhan memiliki bentuk yang tetap tidak seperti tubuh hewan. Nah, jadi tidak heran dalam kehidupan sehari-hari, ketika kita harus menggunakan gergaji dan tetap merasa kesulitan dalam memotong batang pohon. Hal itu disebabkan karena adanya dinding sel di dalam sel tumbuhan. Hal lainnya, pada tumbuhan tidak dijumpai alat gerak seperti flagel atau sillia sedangkan itu ditemukan pada hewan meskipun tidak semua hewan memilikinya. Flagel atau silia merupakan bagian dari sitoskeleton. Perbedaan lainnya yaitu jumlah badan golgi yang mereka miliki. Sel Tumbuhan memiliki diktiosom (kumpulan dari ratusan badan golgi), sedangkan sel hewan memiliki badan golgi karena jumlah nya hanya sekitar 10 hingga 20. Kemudian sel hewan juga memiliki sentriol yang terdapat di dalam tabung kecil yang mengapung di sitoplasma atau disebut sentrosom. Fungsi dari sentriol yaitu dalam proses pembelahan. Dalam sel hewan, terdapat satu pasang sentriol di dalam sentrosom. Sel hewan memiliki lisosom yang berfungsi untuk pencernaan secara fagositosis, mendaur ulang atau memperbaiki organel yang rusak, dan pengerusakan sel sendiri. Sel tumbuhan tidak memiliki lisosom, tetapi mereka memiliki plastida yang tidak dimiliki oleh sel hewan.
Plastida adalah organel yang terdapat pada sel tumbuhan dan tersebar di seluruh sel tumbuhan. Biasanya plastida terdapat pada tumbuhan yang masih muda. Plastida terletak pada sitoplasma dan di luar nukleus. Dalam tumbuhan terdapat tiga macam jenis plastida, yaitu leukoplas, kromoplas, dan kloroplas. Leukoplas adalah plastida yang berwarna putih dan terdiri dari tiga jenis yaitu proteoplas yang berfungsi untuk menyimpan protein, elaioplas untuk menyimpan lemak atau minyak, dan amiloplas untuk menyimpan amilum atau tepung. Selanjutnya adalah kromoplas, kromoplas adalah palstida yang mengandung banyak karoten dan mengandung pigmen fikoeritrin, fikosianin, dan fikosantin. Kromoplas banyak terdapat pada mahkota bunga. Terakhir adalah kloroplas, kloroplas adalah plastida yang mengandung pigmen hijau dan berbentuk lensa.
Kloroplas dimiliki oleh sel-sel yang berklorofil seperti tumbuhan paku, lumut, dan tumbuhan berbunga. Bentuk dari kloroplas dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya. Kloroplas memiliki sistem genetik semi otonom seperti yang terdapat pada mitokondria. Kloroplas memperbanyak genetik melalui pembelahan diri. Kloroplas terdiri dari dua bagian yaitu bagian amplop dan bagian dalam. Kloroplas memiliki membran ganda, yaitu membran dalam dan membran luar. Diantara kedua membran tersebut terdapat ruang antar membran yang disebut intermembran. Membran ganda dan ruang antar membrane itulah yang disebut dengan bagian amplop. Sementara bagian dalam terdiri dari stroma, granum, tilakoid, DNA plastida, ribosom, dan pati. Membran bagian luar memiliki permukaan yang rata dan digunakan untuk mengatur keluar masuknya zat. Membran bagian dalam menutupi stroma, stroma adalah daerah yang berisi cairan kloroplas dan tempat untuk menyimpan hasil fotosintesis dalam bentuk pati. Di dalam stroma terdapat enzim, ribosom, dan DNA. Membran dalam membentuk tumpukan piringan yang saling berhubungan yang disebut tilakoid. Tilakoid bertugas untuk mengubah cahaya matahari menjadi energi kimia. Setiap spesies memiliki jumlah tilakoid yang berbeda. Tumpukan-tumpukan tilakoid akan menghasilkan grana. Kemuadian dari grana-grana tersebut akan terbentuk granum (kumpulan grana). Dalam matriks kloroplas, tersebar sekitar 60 grana. Granum tersebut dikaitkan oleh lamella tilakoid, sedangakan grana dan stroma dihubungkan oleh stroma. Ruang antar membran memiliki ketebalan 10 nm. Ruang antar membran memisahkan antara membran luar dan membran dalam. Kloroplas memiliki fungsi utama sebagai tempat fotosintesis. Fotosintesis dibagi menjadi dua yaitu reaksi terang atau reaksi fotolisis atau reaksi fotokimia yang terjadi di tilakoid dan reaksi gelap atau reaksi thermokimia yang terjadi di stroma. Reaksi ini adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi terang adalah reaksi yang membutuhkan air untuk fotolisis air, mengambil , dan melepaskan O. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi. Reaksi gelap memanfaatkan zat berenergi tinggi yang dihasilkan pada reaksi terang yaitu ATP dan NADPH. Reaksi gelap terjadi penangkapan untuk digabung dengan untuk menghasilkan gula. Fotosintesis dapat terjadi pada siang ataupun malam, tetapi pada siang hari laju reaksi fotosintesis lebih cepat dibandingkan laju respirasi dan pada malam hari laju respirasi lebih cepat dibandingkan dengan laju fotosintesis. Hal itu yang membuat kita merasa nyaman dan merasakan kesejukan saat berada di bawah pohon pada siang hari begitu juga sebaliknya kita akan merasa tidak nyaman saat berada di bawah pohon pada malam hari. Hal itu karena tumbuhan melakukan fotosintesis dan respirasi secara bersamaan, namun pada siang hari proses fotosintesis berjalan lebih cepat daripada respirasinya. Sedangkan pada malam hari proses fotosintesis berjalan lebih lambat dibandingkan dengan proses respirasi. Melalui teori itu dapat disimpulkan juga bahwa tumbuhan melakukan fotosintesis bukan hanya pada sing hari tetapi juga pada malam hari.
Selain perbedaan, pada sel tumbuhan dan sel hewan juga memiliki kesamaan. Kesamaan keduanya karena ada beberapa komponen dalam sel yang dimiliki oleh keduanya. Salah satunya adalah ribosom. Ribosom adalah organel yang ada pada sel dan berukuran kecil dan tidak dibatasi oleh membran. Ribosom meninggalkan inti sebagai unit terpisah melalui pori-pori inti. Ribosom utuh akan dibentuk di dalam sitoplasma. Penyatuan ribosom di sitoplasma bertujuan untuk mencegah terjadinya sintesis protein didalam inti. Ribosom ditemukan pada dua lokasi. Pertama ada ribosom yang terdapat pada sitoplasma atau disebut ribosom bebas. Kedua adalah ribosom yang menempel pada retikulum endoplasma yang disebut ribosom terikat. Antara ribosom bebas dan ribosom terikat terdapat perbedaan. Perbedaan keduanya terletak pada tempat penggunaan hasil sintesis protein keduanya. Hasil sintesis protein pada ribosom bebas hanya digunakan pada sitoplasma. Sedangkan hasil sintesis protein pada ribosom terikat akan digunakan untuk membuat protein. Protein tersebut dimasukkan ke dalam membran untuk pembungkusan organel tertentu seperti lisosom atau dikirim ke luar sel. Ribosom bebas dan ribosom terikat dapat saling bertukar posisi dan jumlah keduanya disesuaikan dengan perubahan metabolisme yang terjadi.
Ribosom memiliki fungsi utama dalam melakukan sintesis protein. Proses keseluruhan dari sintesis protein disebut dogma sentral. Sintesis protein pada ribosom dibagi menjadi dua yaitu translasi dan transkripsi. Pada proses ini terjadi penyalinan molekul DNA menjadi utas RNA dengan melibatkan RNA polymerase. Proses transkripsi hanya terjadi pada nukleus.Proses transkripsi terbagi menjadi tiga yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Sama seperti proses transkripsi, proses translasi juga terbagi menjadi tiga yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Tahapan-tahapan dalam proses translasi memerlukan faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom. Energi juga dibutuhkan oleh polipeptida pada tahapan inisiasi dan elongasi. Energi tersebut dihasilkan oleh guanosin triphosphate (GTA).
Secara sederhana ribosom membutuhkan petunjuk dalam membuat protein yang dibutuhkan oleh sel. Petunjuk tersebut berasal dari inti berupa RNA. RNA massager (mRNA) akan memberikan kode triplet yang merupakan resep bagi ribosom untuk membuat protein. Kode triplet tersebut biasanya terdiri dari basa nitrogen citosin, adenin, guanin, dan urasil. Basa nitrogen tersebut akan di gabung membentuk beberapa kode seperti: AUG, AAA, CUC, dan ACG. Biasanya terdapat sekitar 4000 kode triplet dalam mRNA. Setelah itu ribosom akan bertugas untuk menerjemahkan kode-kode triplet yang telah dikirim oleh mRNA menjadi asam amino. Asam amino tersebut kemudian akan dibawa ke ribosom dari sitoplasma oleh tRNA. Terakhir asam amino tersebut akan digabung bersama dengan asam amino lainnya di dalam ribosom. Terjadinya sintesis protein di dalam ribosom bermanfaat untuk pembentukan dan perbaikan sel-sel atau jaringan tubuh, menghasilkan enzim, antibodi, hormon, dan sumber energi. Ribosom terdiri menjadi dua sub unit, yaitu sub unit besar dan sub unit kecil. Sub unit besar dan sub unit kecil akan datang bersama-sama pada saat proses pembuatan protein baru. Kedua sub unit ini berisi untaian RNA dan protein yang beragam. Sub unit besar berisi lokasi di mana ikatan baru dibuat saat membuat protein. Hal ini disebut 60S dalam sel eukariotik dan 50S dalam sel prokariotik. Sementara sub unit kecil memiliki ukuran yang tidak terlalu kecil, hanya sedikit lebih kecil dari sub unit besar. Sub unit kecil bertanggung jawab untuk aliran informasi selama sintesis protein. Hal ini disebut 40S dalam sel eukariotik dan 50S dalam sel prokariotik.
Berdasarkan dasar teori di atas, sudah disebut-sebut mengenai kloroplas dan ribosom. Jika melihat dasar teori tersebut yang berisi struktur dan fungsi akan muncul pertanyaan, siapa yang memiliki ketahanan lebih kuat diantara kloroplas dan ribosom? Jawabannya adalah kloroplas. Kloroplas jauh lebih kuat dibandingkan dengan ribosom karena beberapa alasan. Pertama karena kloroplas memiliki membran ganda. Membran ganda pada kloroplas, yaitu membran luar, membran dalam dan di antara kedua membran tersebut terdapat ruang antar membran. Membran ini permeabel terhadap senyawa-senyawa berat molekul rendah. Membran luar memiliki lipatan yang cukup sedikit jika dibandingkan dengan membran bagian dalam. Membran dalam juga merupakan penghalang antara sitosol dan stroma kloroplas. Selain itu lipatan pada membran dalam membentuk struktur yang saling berhubungan yang disebut tilakoid yang tersusun membentuk grana. Membran luar bersifat lebih permeabel dibandingkan membran dalam. Membran luar jauh lebih permeabel karena membran bagian luar juga melakukan interaksi sel.
Sel melakukan interaksi dengan sel lain dengan cara komunikasi langsung atau dengan mengirimkan sinyal kepada sel target. Permeabel dimaksudkan bahwa membran tersebut dapat dilalui oleh molekul dengan berat molekul rendah. Sedangkan ribosom tidak memiliki membran. Hal ini karena ribosom merupakan partikel padat dan berukuran kecil. Selain itu untuk membentuk membran dibutuhkan lemak dan protein sementara pada ribosom tidak terdapat lemak, karena ribosom terdiri dari RNA dan protein. RNA yang ada pada ribosom berasal dari nukleolus yang merupakan tempat ribosom disintesis. Selain memiliki membran ganda, kloroplas juga memiliki DNA sendiri yang menjadi alasan kedua mengapa kloroplas cenderung lebih kuat dibandingkan ribosom. DNA sendiri tersusun atas utas ganda, berpilin, dan struktur protein.